JVM详解

一、JVM内存管理模型

JVM内存结构布局，如下图：

JVM内存结构主要有三大块：堆内存、方法区和栈。

堆内存（Heap）是JVM中最大的一块，由年轻代和老年代组成，而年轻代内存又分为三个部分：Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间，默认情况下年轻代是按照8:1:1的比例来分配；

Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。

如果在堆内没有完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

方法区（Method Area）存储类信息、常量、静态变量等数据，是线程共享的区域，为与Java堆区分开来，方法区还有一个别名交Non-Heap（非堆）。

有的人也把方法区称为“永久代”（Permanent Generation）。当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。

栈又分为Java虚拟机栈和本地方法栈，主要用于方法的执行。

JVM内存≈Heap（堆内存）+PermGen（方法区）+Thrend（栈）

Heap（堆内存）=Young（年轻代）+Old（老年代），官方文件建议年轻代占整个堆内存的3/8，老年代占整个堆的5/8,。

Young（年轻代）=EdenSpace+FromSurvivor+ToSurvivor，一般Eden区与两个存活区的内存大小比例是 8：1：1。

控制参数

• -Xms设置堆的最小空间大小。

• -Xmx设置堆的最大空间大小。

• -XX:NewSize设置新生代最小空间大小。

• -XX:MaxNewSize设置新生代最大空间大小。

• -XX:PermSize设置永久代最小空间大小。

• -XX:MaxPermSize设置永久代最大空间大小。

• -Xss设置每个线程的堆栈大小。

二、JVM垃圾回收机制

 

1、new出来的对象先放在Eden区，Eden区放满以后触发YoungGC（垃圾回收），释放不再使用的对象（不再被调用的对象），并将存活的对象移到S1存活区。

2、第二次Eden区又满了，再次触发YoungGC，这次是Eden区和S1区一起YoungGC。把Eden区和S1区的存活对象移到S2存活区，释放Eden区和S1区不再使用的对象，Eden区和S1区都被清空了。同时将S1和S2相互转换，S2存活的对象移到S1，则S2被清空。

3、按照上面的步骤一直触发YoungGC，如果一次YoungGC时存活区满了，则将存活的对象移到老年代。

4、一直这样循环直到老年代满了，就触发FullGC。首先清除老年代中没有被引用的对象，再对Eden区进行GC，还对持久带进行GC。

5、老年代满了以后，执行FullGC也释放不了内存空间，就会报内存溢出的错误了。

类对象什么时候进入老年代：
　　a、大对象直接进入老年代：Eden区放不下直接进入老年代
　　b、长期存活的对象进入老年代：以Young GC次数进行判断的，默认次数15次后进入老年代
　　c、执行Young GC时，存活区放不下时，存活对象也直接进入老年代

三、JVM内存调优思路

　　首先需要注意的是在对JVM内存调优的时候不能只看操作系统级Java进程所占用的内存，这个数值不能准确的反应堆内存的真实占用情况，因为GC过后这个值是不会变化的，因此内存调优的时候要更多的使用JDK提供的内存查看工具，比如JConsole、Java VisualVM。

　　对JVM内存的系统级的调优主要的目的是减少Young GC的频率和Full GC的次数，过多的GC和Full GC是会占用很多系统资源（主要是CPU），影响系统的推吐量。特别要关注Full GC，因为它对整个堆内存进行整理，会影响效率。而导致Full GC一般由于以下几种情况引起的：

1、老年代空间不足

　　调优时尽量让对象再年轻代Young GC时被回收，让对象在年轻代多存活一段时间，不要创建过大的对象及数组，避免直接在老年代创建对象。

2、Pemanet Generation（方法区）空间不足

　　增大Perm Gen空间，避免太多静态对象。

3、System.gc()被显示调用

　　垃圾回收不要手动触发，尽量依靠JVM自身的机制，调优手段主要是通过控制堆内存的各个部分的比例和GC策略来实现。

　　下面来看看各个部分比例不良配置会导致什么后果：

　　1）年轻代设置过小

　　　　导致年轻代Young GC次数非常频繁，增大系统消耗。

　　　　导致大对象直接进入老年代，占据了老年代剩余空间，诱发Full GC。

　　2）年轻代设置过大

　　　　年轻代设置过大会导致老年代过小，从而诱发Full GC。

　　　　年轻代设置过大会导致Young GC耗时大幅度增加。

　　　　一般来说年轻代占整个堆内存的1/3比较合适。

　　3）Survivor设置过小

　　　　导致对象从Eden区直接进入到老年代，降低了在年轻代的存活时间。

　　4）Survivor设置过大

　　　　导致Eden区过小，增加了Young GC的频率。